DE69727771T2 - BRIDGE AMPLIFIER WITH THE LOADED RETURN - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brückenverstärkerschaltung mit einem ersten und einem zweiten Verstärker, die jeweils einen Signaleingang, einen Referenzeingang und einen Ausgang besitzen, um einer zwischen die Ausgänge geschalteten Last ein verstärktes Eingangssignal zuzuführen.The The present invention relates to a bridge amplifier circuit having a first and a second amplifier, each one signal input, a reference input and a Output to a switched between the outputs load an amplified input signal supply.
Eine derartige Verstärkerschaltung ist aus dem Data Handbook IC01b „Semiconductors for Radio and Audio Systems", S. 1247, 1995 von Philips Semiconductors, bekannt. In einer Brückenkonfiguration wird diese Verstärkerschaltung, die TDA1516, verwendet, um eine zwischen die Ausgänge der beiden Verstärker geschaltete Last anzusteuern. Ein Nachteil der bekannten Brückenverstärkerschaltung besteht darin, dass Offsets zwischen den Ausgängen der beiden Verstärker auftreten können, was dazu führt, dass ein Gleichstrom durch die Last fließt. Dies wiederum hat eine unnötige Leistungsaufnahme zur Folge.A such amplifier circuit is from the Data Handbook IC01b "Semiconductors for Radio and Audio Systems ", P. 1247, 1995 by Philips Semiconductors. In a bridge configuration this amplifier circuit, the TDA1516, used to switch between the outputs of the two amplifiers to control switched load. A disadvantage of the known bridge amplifier circuit consists in that offsets occur between the outputs of the two amplifiers can, which leads to, that a direct current flows through the load. This in turn has one unnecessary Power consumption result.
Aus der US-amerikanischen Patentschrift US-A-4.560.946 ist eine Brückenverstärkerschaltung bekannt, wie sie in der Einleitung von Anspruch 1 beschrieben wird.Out US Pat. No. 4,560,946 discloses a bridge amplifier circuit, as described in the preamble of claim 1.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Brückenverstärkerschaltung mit reduziertem Offset an den Ausgängen zu schaffen.The The invention has for its object, a bridge amplifier circuit with reduced Offset at the outputs to accomplish.
Eine erfindungsgemäße Brückenverstärkerschaltung umfasst die Merkmale von Anspruch 1.A Bridge amplifier circuit according to the invention comprises the features of claim 1.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch die Schaffung einer Kompensation der Signalschwankungen an dem Referenzeingang des zweiten Verstärkers ein Rückkopplungspfad von dem Ausgang des ersten Verstärkers zu dem genannten Referenzeingang geschaffen werden kann, um eine Offsetspannung zwischen den beiden Ausgängen zu reduzieren. Auf diese Weise kann der Vorteil des Rückkopplungspfades (d.h. Reduzierung der Offsetspannungen) beibehalten werden, ohne den üblichen Nachteil eines Rückkopplungspfades in Kauf nehmen zu müssen, nämlich eine verringerte Verstärkung der Verstärkerschaltung. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass nur Signalschwankungen kompensiert werden. Das bedeutet, dass Verzerrungskomponenten, die in dem Ausgangssignal des ersten Verstärkers vorhanden sind, auch an dem genannten Referenzeingang und damit auch am Ausgang des zweiten Verstärkers vorhanden sind. Diese Verzerrungskomponenten sind nun im Gleichtaktmodus auf beiden Seiten der Last vorhanden, was bedeutet, dass die Verzerrungskomponenten in dem Signalstrom durch die Last erheblich reduziert werden.The Invention is based on the realization that by creating a Compensation of the signal fluctuations at the reference input of the second amplifier a feedback path from the output of the first amplifier can be provided to the said reference input to an offset voltage between the two outputs to reduce. In this way, the advantage of the feedback path (i.e., reducing the offset voltages), without the usual disadvantage a feedback path to have to accept namely a reduced gain the amplifier circuit. An additional one Advantage of the present invention is that only signal fluctuations be compensated. This means that distortion components that are present in the output signal of the first amplifier, too at the said reference input and thus also at the output of the second amplifier available. These distortion components are now in common mode present on both sides of the load, which means that the distortion components be significantly reduced in the signal current through the load.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brückenverstärkerschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungspfad eine Impedanz beinhaltet und die Kompensationsmittel eine Stromquelle mit einem Stromwert umfassen, der proportional zum Eingangssignal ist.A embodiment the bridge amplifier circuit according to the invention is characterized in that the feedback path is an impedance includes and the compensation means a power source with a Current value, which is proportional to the input signal.
Dies ist eine einfache Implementierung der erfindungsgemäßen Maßnahmen. Die Einfügung einer Impedanz in den Rückkopplungspfad ermöglicht die Verwendung einer einfachen eingangssignalabhängigen Stromquelle, die mit dem Referenzeingang gekoppelt wird, um die Signalschwankungen an diesem Eingang zu reduzieren. Indem dieser Strom proportional zu dem Eingangssignal gemacht wird, werden eventuelle Fehler/Verzerrungen oder Offset im Ausgangssignal des ersten Verstärkers, die aber nicht im Eingangssignal IN vorhanden sind, am Referenzeingang nicht reduziert. Dies hat eine Kompensation hiervon zur Folge, weil sie auf beiden Seiten der Last vorliegen.This is a simple implementation of the measures according to the invention. The insertion an impedance in the feedback path allows the Using a simple input signal dependent power source with coupled to the reference input to the signal fluctuations to reduce this input. By making this stream proportional to the input signal will be possible errors / distortions or offset in the output signal of the first amplifier, but not in the input signal IN are present, not reduced at the reference input. this has compensation for this, because on both sides of the Last available.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brückenverstärkerschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus dem Impedanzwert und dem Stromwert so gewählt wird, dass eine Spannung an dem Referenzeingang des zweiten Verstärkers geschaffen wird, um eine durch den Ausgang des ersten Verstärkers an den genannten Referenzeingang gelieferte Signalspannung erheblich zu kompensieren. Der dem Referenzeingang zusammen mit der Rückkopplungsimpedanz zugeführte Signalstrom führt zu einer Spannung am Referenzeingang, die im Wesentlichen dem Produkt aus dem Widerstandswert und dem Signalstromwert entspricht. Indem der Wert dieses Produkts im Wesentlichen gleich der Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen, gewählt wird, wird diese Ausgangsspannung am Referenzeingang im Wesentlichen kompensiert, wodurch die Verstärkung der Schaltung maximiert wird. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Kompensation besteht darin, dass der Referenzeingang jetzt nur mit einer Spannung zu tun hat, die lediglich kleine Schwankungen aufweist, und nicht mit einer Spannung, die über einen breiten Bereich gehen kann. Hierdurch wird die Eingangsschaltung des ersten Verstärkers erheblich vereinfacht.A embodiment the bridge amplifier circuit according to the invention is characterized in that the product of the impedance value and the current value chosen is that creates a voltage at the reference input of the second amplifier to one through the output of the first amplifier to said reference input significantly compensate for the supplied signal voltage. The the reference input together with the feedback impedance supplied Signal current leads to a voltage at the reference input, which is essentially the product from the resistance value and the signal current value. By doing the value of this product is substantially equal to the output voltage the second amplifier, but with opposite sign, is chosen, this output voltage at the reference input substantially compensated, whereby the gain of the Circuit is maximized. An additional advantage of this compensation is that the reference input now only with a voltage has to do, which has only small fluctuations, and not with a tension that over one wide range can go. This will cause the input circuit of the first amplifier considerably simplified.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstärkerschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkung des ersten Verstärkers höher ist als die Ver stärkung des zweiten Verstärkers. Indem der erste Verstärker mit einer höheren Verstärkung vorgesehen wird als der zweite Verstärker, wird der erste Verstärker schneller auf hohe Ausgangsspannungen gesteuert als der zweite Verstärker und wird daher der Verstärker mit der stärksten Verzerrung sein. Aufgrund der Anwesenheit des Rückkopplungspfads wird diese Verzerrung nicht in dem Signalstrom durch die Last vorhanden sein, da der Rückkopplungspfad sicherstellt, dass eine Verzerrungskomponente, die in der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers vorhanden ist, auch in der Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers vorhanden sein wird. Diese Verzerrung ist also auf beiden Seiten der Last vorhanden und wird daher nicht in dem Strom durch die Last vorhanden sein. Durch diese Maßnahmen kann die Brückenverstärkerschaltung so angesteuert werden, dass etwas mehr Ausgangsleistung mit weniger Verzerrung erzeugt wird als in einer Brückenverstärkerschaltung möglich ist, in der die Verstärkungen beider Verstärker gleich sind (oder in der die Verstärkung des zweiten Verstärkers höher ist als die Verstärkung des ersten Verstärkers).An embodiment of the amplifier circuit according to the invention is characterized in that the gain of the first amplifier is higher than the gain of the second amplifier Ver. By providing the first amplifier with a higher gain than the second amplifier, the first amplifier will be driven faster to high output voltages than the second amplifier and will therefore be the amplifier with the greatest distortion. Due to the presence of the feedback path, this distortion is not reflected in the sig Since the feedback path ensures that a distortion component present in the output voltage of the first amplifier will also be present in the output voltage of the second amplifier. This distortion is thus present on both sides of the load and therefore will not be present in the current through the load. By doing so, the bridge amplifier circuit can be driven to produce slightly more output with less distortion than is possible in a bridge amplifier circuit in which the gains of both amplifiers are equal (or in which the gain of the second amplifier is higher than the gain of the first amplifier) amplifier).
Die obige Aufgabe und die oben genannten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:The the above object and the above features of the present invention are from the following description of the preferred embodiments with reference to the drawings. Show it:
In den Figuren sind identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In The figures are identical parts with the same reference numerals Mistake.
In
In
-
– der
Referenzeingang
201 des zweiten Verstärkers2 ist nicht mehr mit der Referenzspannungsquelle4 oder dem Referenzeingang102 des ersten Verstärkers1 verbunden;- the reference input201 of the second amplifier2 is no longer with the reference voltage source4 or the reference input102 of the first amplifier1 connected; -
– eine
Impedanz
5 ist zwischen den Ausgang103 des ersten Verstärkers1 und den Referenzeingang201 des zweiten Verstärkers2 geschaltet;- an impedance5 is between the exit103 of the first amplifier1 and the reference input201 of the second amplifier2 connected; -
– eine
Signalstromquelle
6 ist mit dem Referenzeingang201 des zweiten Verstärkers2 verbunden. Der Stromwert der Signalstromquelle6 ist proportional zu dem Eingangssignal. Das Vorzeichen des durch die Signalstromquelle6 gelieferten Stroms ist so beschaffen, dass sie eine Signalspannung am Referenzeingang201 des zweiten Verstärkers2 erzeugt, die in der Größe proportional, aber in Bezug auf das Vorzeichen oder die Polarität entgegengesetzt zu der von dem Ausgang103 des ersten Verstärkers1 über die Impedanz5 gelieferten Signalspannung ist. Auf diese Weise fungiert die Signalstromquelle6 als Kompensationsmittel zur Reduzierung der Signalschwankungen am genannten Referenzeingang201 . Vorzugsweise wird das Produkt aus dem Impedanzwert der Impedanz5 und dem Stromwert der Signalstromquelle6 so gewählt, dass die von dem ersten Verstärker1 gelieferte genannte Signalspannung im Wesentlichen kompensiert wird. Jetzt werden nur die im Ausgangssignal des ersten Verstärkers1 vorhandenen Verzerrungskomponenten und Offsetspannung an den Referenzeingang201 des zweiten Verstärkers2 rückgekoppelt. Das bedeutet, dass diese unerwünschten Komponenten jetzt auf beiden Seiten der Last3 vorhanden sind und somit im Wesentlichen kein mit diesen unerwünschten Komponenten zusammenhängender Strom durch die Last5 fließt. Da die Signalschwankungen am Referenzeingang201 effizient kompensiert werden, ist keine Rückkopplung für Signalschwankungen vorhanden. Auf diese Weise ist der übliche Nachteil der Rückkopplung, nämlich eine reduzierte Verstärkung, nicht mehr vorhanden, und die Verstärkung der Brückenverstärkerschaltung ist im Wesentlichen die gleiche wie die Verstärkung der bekannten Brückenverstärkerschaltung ohne Rückkopplung. Ein zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Eingangsschaltung des zweiten Verstärkers2 einfach gehalten werden kann, da die Eingangsschaltung keine großen Spannungsschwankungen zu verarbeiten hat, zum Beispiel Spannungsschwankungen, die von der positiven Versorgungsspannung bis zur negativen Versorgungsspannung reichen und die in Reaktion auf ein großes Eingangssignal IN erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verstärkung des ersten Verstärkers1 etwas höher als die Verstärkung des zweiten Verstärkers2 . Bei großen Eingangssignalpegeln bedeutet dies, dass es möglich ist, dass die Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers2 kaum Verzerrungen enthält, während das Ausgangssignal des ersten Verstärkers1 aufgrund der höheren Verstärkung des ersten Verstärkers1 etwas (oder sogar starke) Verzerrungen enthält. Aufgrund der Rückkopplung werden diese Verzerrungen an das andere Ende der Last rückgekoppelt und es werden keine Verzerrungen im Strom durch die Last3 vorhanden sein. Wenn die Verstärkungen von beiden Verstärkern gleich wären, und in dieser Situation sowie in der vorhergehenden Situation die Summe der Verstärkungen der Verstärker gleich wäre, kann es so sein, dass beide Ausgangssignale die gleichen Verzerrungen enthalten, von denen nur die Verzerrungen im Ausgangssignal des zweiten Verstärkers2 aufgrund der Rückkopplung kompensiert werden. Obwohl also die Gesamtverstärkung nicht geändert wird, werden weniger Verzerrungen in dem Signal durch die Last3 vorhanden sein, wenn die Verstärkung des ersten Verstärkers1 mindestens etwas höher ist als die Verstärkung des zweiten Verstärkers2 . Es ist also möglich, eine höhere Gesamtverstärkung bei verringerter Verzerrung im Vergleich zu einer Schaltung zu erhalten, in der die Verstärkung des zweiten Verstärkers2 der Verstärkung des ersten Verstärkers1 entspricht oder größer ist als diese.A signal power source6 is with the reference input201 of the second amplifier2 connected. The current value of the signal current source6 is proportional to the input signal. The sign of the through the signal power source6 supplied current is such that it provides a signal voltage at the reference input201 of the second amplifier2 which is proportional in size but opposite in terms of sign or polarity to that of the output103 of the first amplifier1 over the impedance5 supplied signal voltage is. In this way, the signal power source acts6 as compensation means for reducing the signal fluctuations at said reference input201 , Preferably, the product becomes the impedance value of the impedance5 and the current value of the signal current source6 so chosen, that of the first amplifier1 delivered said signal voltage is substantially compensated. Now only those in the output signal of the first amplifier1 existing distortion components and offset voltage to the reference input201 of the second amplifier2 fed back. This means that these unwanted components are now on both sides of the load3 are present and thus substantially no related to these unwanted components current through the load5 flows. Because the signal fluctuations at the reference input201 are efficiently compensated, there is no feedback for signal fluctuations. In this way, the usual disadvantage of the feedback, namely a reduced gain, is no longer present, and the gain of the bridge amplifier circuit is substantially the same as the gain of the known bridge amplifier circuit without feedback. An additional advantage of the present invention is that the input circuit of the second amplifier2 can be kept simple, since the input circuit does not have to handle large voltage fluctuations, for example, voltage fluctuations ranging from the positive supply voltage to the negative supply voltage and which are generated in response to a large input signal IN. In a preferred embodiment form is the gain of the first amplifier1 slightly higher than the gain of the second amplifier2 , At high input signal levels, this means that it is possible for the output voltage of the second amplifier2 barely contains distortions while the output of the first amplifier1 due to the higher gain of the first amplifier1 contains some (or even strong) distortions. Due to the feedback, these distortions are fed back to the other end of the load and there will be no distortion in the current through the load3 to be available. If the gains from both amplifiers were equal, and in this situation and in the previous situation, the sum of the gains of the amplifiers were the same, then both outputs may contain the same distortions, of which only the distortions in the output of the second amplifier2 be compensated due to the feedback. Thus, although the overall gain is not changed, there will be less distortion in the signal due to the load3 be present when the gain of the first amplifier1 at least slightly higher than the gain of the second amplifier2 , It is thus possible to obtain a higher total gain with reduced distortion compared to a circuit in which the gain of the second amplifier2 the gain of the first amplifier1 is equal to or greater than this.
In
Die
Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Die
Vorzeichen der Eingänge
können
zum Beispiel alle umgekehrt werden, solange die beiden Verstärker Verstärkungen
mit jeweils entgegengesetzten Vorzeichen haben. Die Referenzspannungsquelle
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